Transformator

Transformator służy do zmian napięcia (więc i natężenia) prądu zmiennego. Zbudowany jest on z rdzenia ferromagnetycznego, na który nawinięte są dwa uzwojenia, różniące się liczbą zwojów.

Transformator - obrazekŹródło: Monika Pilch

Na rysunku przedstawiono schemat budowy transformatora. W przypadku, gdy służy on do obniżania napięcia, to uzwojenie o większej liczbie zwojów (n1) nazywane jest uzwojeniem pierwotnym. Drugie uzwojenie to uzwojenie wtórne, którego liczba zwojów jest równa n2. Prąd zmienny, który płynie przez uzwojenie pierwotne, wytwarza w całym rdzeniu zmienny w czasie strumień pola magnetycznego, który indukuje w uzwojeniu wtórnym siłę elektromotoryczną. Siła elektromotoryczna jest proporcjonalna do liczby zwojów, dlatego napięcie na uzwojeniu wtórnym (U2) będzie niższe od napięcia na uzwojeniu pierwotnym (U1)

  \frac{U _{1} }{U _{2} } = \frac{n  _{1}  }{n _{2} }

Zakładając, że straty mocy na transformatorze są zaniedbywanie małe, można napisać, że:

P _{1} \approx  P _{2}

gdzie :P1 - moc dostarczona do uzwojenia pierwotnego, P2- moc na uzwojeniu wtórnym

U _{1}I _{1}=U _{2}I _{2}

  \frac{I _{1} }{I _{2} } = \frac{U  _{2}  }{U _{1} } = \frac{n _{2} }{n _{1} }

Widać, że obniżenie napięcia w uzwojeniu wtórnym musi powodować proporcjonalny wzrost natężenia prądu. Z tego powodu główne zastosowanie transformatorów związane jest przesyłaniem energii elektrycznej na duże odległości. Straty energii są najmniejsze, gdy jest ona przesyłana przy małym natężeniu prądu, a więc przy dużym napięciu. Transformatory służą więc do obniżania napięcia do wartości, przy której mogą pracować urządzenia elektryczne np. w gospodarstwach domowych – jest to z reguły 230V.

W rzeczywistym transformatorze występują straty energii, które są efektem zmiany energii wewnętrznej elementów transformatora (ciepło Joule`a), pojawieniem się w rdzeniu prądów wirowych, czy wreszcie są to straty związane z samym procesem przemagnesowywania rdzenia.

Rzeczywiste transformatory działają z określoną sprawnością (η), która jest zdefiniowana jako stosunek mocy wydzielonej na uzwojeniu wtórnym (P2) do mocy dostarczonej do uzwojenia pierwotnego (P1):

\eta= \frac{P _{2} }{P _{1} }

Transformator – przykład zadania

Transformator obniża napięcie od 500V do 100V. Natężenie prądu w uzwojeniu pierwotnym wynosi 10A. Znajdź wartość natężenia prądu w uzwojeniu wtórnym jeżeli sprawność transformatora wynosi 0,9.

Dane:                                                                                                 Szukane:

U1 = 500V                                                                                        I2 = ?

U2 = 100V

I1 = 10A

η = 0,9

Rozwiązanie zadania:

\eta= \frac{P _{2} }{P _{1} }  \Rightarrow P _{2} =\eta P _{1}

U _{2}I _{2}  =\eta U _{1} I _{1}

I _{2}= \frac{\eta U _{1}I _{1}  }{U _{2} }  = \frac{0,9 \cdot 500V \cdot 10A}{100V} =45A

Polecamy również:

  • Prąd przemienny - właściwości

    Cykliczność zmian natężenia prądu przemiennego ma w zastosowaniach praktycznych duże znaczenie, gdyż umożliwia przy pomocy transformatora zmiany jego napięcia przy niewielkich stratach mocy. Więcej »

  • Natężenie i napięcie skuteczne

    Natężenie skuteczne (Isk) prądu przemiennego, to takie natężenie przy którym prąd stały wykona pracę (lub wydzieli ciepło) równą co do wartości pracy wykonanej przez dany prąd zmienny podczas jednego pełnego okresu zmian. Więcej »

  • Praca i moc prądu zmiennego

    Moc prądu elektrycznego jest równa iloczynowi napięcia i natężenia. W przypadku prądu zmiennego jego chwilowa moc jest iloczynem wartości chwilowych ww. wielkości, więc: Więcej »

  • Obwód szeregowy RLC

    Obwód RLC zbudowany jest z trzech elementów połączonych szeregowo. Są to: opornik o oporze R, cewka o indukcyjności L i kondensator o pojemności C. Więcej »

  • Rezonans elektryczny

    Rezonans elektryczny jest zjawiskiem polegającym na wzroście natężenia prądu elektrycznego, płynącego przez drgający obwód RLC, w miarę zbliżania się częstości wymuszającej siłę elektromotoryczną do częstości własnej obwodu. Więcej »

Komentarze (2)
Wynik działania 2 + 4 =
twój stary
2024-01-23 16:59:33
bardzo pomaga i jest bardzo fajnie wytłumaczone
Kubuślat9.exe
2021-05-31 18:09:36
super.png
Ostatnio komentowane
.
• 2024-04-20 13:13:09
bez marii bylby nikim, bez pozdra
• 2024-04-18 17:47:36
walter white heisenberg?
• 2024-04-18 17:47:07
walter white?
• 2024-04-18 17:46:34
bARDZO FAJY TEKST! POWIEM SZCZERZE, ŻE MIAŁEM WZWÓD W TEMACIE PANIEN pOCKICH, ZWŁasza ...
• 2024-04-18 14:07:19